魏海鹏，辛万青，刘华坪，刘元清

(1.北京宇航系统工程研究所，北京 100076；2.中国运载火箭技术研究院，北京 100076；3.华中科技大学航空航天学院，武汉 410074)

0 引言

跨介质飞行器能够实现多次出入水航行，兼具飞行器的速度和潜航器的隐蔽性[1]，是当前飞行器研究的重点方向。在从空中飞行转化到水下航行模式过程(入水过程)中，飞行器在极短时间内经历撞水、侵水、开空泡、空泡闭合等阶段[2]，包括自由液面发展、气垫效应[3]、旋涡流动、分离流动、入水空泡发展[4]等诸多流体力学现象，使得飞行器的结构动力学响应特性也极为复杂。撞水阶段瞬态间毫秒级时间内飞行器会遭受很大的冲击载荷[5]，极易造成结构的损坏、器件失灵、忽扑和弹道失控等问题[6]。因此，降低高速入水瞬态强冲击问题尤为重要。

常用的降载方法主要包括头型结构优化[7]及主动降载技术[8]。头型优化适用特定条件，随着入水速度提高，无法通过简单的结构优化大幅降低入水冲击。在主动降载方面，常采用头部柔性涂层及“头帽”结构往往会对飞行器空气动力及水动力特性产生重要影响。头部喷气通过在航行体头部形成气垫大幅减小冲击载荷[9-10]。本文开展了不同喷气结构对高速航行体入水流场演化及冲击载荷特性影响规律和机制研究，为跨介质飞行器降载设计提供参考。

1 研究对象与数值方法

1.1 研究对象

本文所采用的计算模型为美国MK46鱼雷的1∶3.24缩比模型，鱼雷原尺寸长2.59 m，直径0.324 m。针对入水速度50 m/s、喷气流量0.6 kg/s，开展不同喷气结构对航行体入水绕流流场及受力特性的影响研究，计算方案如表1所示，其中方案0为不喷气，喷气方案航行体结构如图1所示。……